量子計(jì)算：5 種潛在應(yīng)用

　　量子計(jì)算機(jī)特別適合于對復(fù)雜問題進(jìn)行排序。然而，隨著這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，人們還沒有想到的應(yīng)用可能也會出現(xiàn)。

　　1. 網(wǎng)絡(luò)安全和密碼學(xué)

　　網(wǎng)絡(luò)安全從未像現(xiàn)在這樣重要，特別是在COVID-19大流行以來，人們繼續(xù)在相對安全的辦公環(huán)境之外工作。隨著勒索軟件即服務(wù)(RaaS)降低了網(wǎng)絡(luò)犯罪分子的進(jìn)入門檻，攻擊的數(shù)量每天都在增加。英國國家網(wǎng)絡(luò)安全中心(NCSC)最近報(bào)告稱，勒索軟件攻擊在去年翻了一番。

　　雖然傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以抵御越來越多的攻擊，但量子計(jì)算等技術(shù)，再加上人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，可以幫助開發(fā)各種技術(shù)來對抗網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

　　量子計(jì)算還可以幫助開發(fā)新的加密技術(shù)，即量子密碼學(xué)。然而，量子計(jì)算機(jī)也可能被“壞人”用來破解某些形式的加密。目前，大多數(shù)加密形式使用基于復(fù)雜數(shù)學(xué)問題(如分解大數(shù))的非對稱算法。這些問題在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上可能需要數(shù)年才能解決，但理論上，在量子計(jì)算機(jī)上只需要幾個小時。

　　2. 藥物開發(fā)

　　識別和開發(fā)可能治愈疾病的分子是制藥公司工作的核心。目前，他們使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理分子，這種方法被稱為計(jì)算機(jī)輔助藥物發(fā)現(xiàn)(CADD)。然而，這些計(jì)算機(jī)的計(jì)算非常有限，即使是預(yù)測中等大小分子的行為也需要多年的時間才能準(zhǔn)確計(jì)算。

　　鑒于制藥行業(yè)專注于分子配方，它顯然是量子計(jì)算的一個領(lǐng)域。事實(shí)上，分子(包括那些可能用于新藥的分子)實(shí)際上是量子系統(tǒng)，這使得量子計(jì)算機(jī)特別適合探索和預(yù)測它們的結(jié)構(gòu)。

　　從理論上講，量子計(jì)算機(jī)可以在原子水平上模擬相互作用，這是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)目前無法做到的。量子計(jì)算的好處也不局限于新藥物和現(xiàn)有藥物的研究和開發(fā)。它可以幫助整個價值鏈，包括優(yōu)化物流和供應(yīng)鏈。量子計(jì)算還可以通過優(yōu)化試驗(yàn)地點(diǎn)的選擇以及患者識別和分層來幫助臨床試驗(yàn)。

　　3.金融建模

　　現(xiàn)代金融市場極其復(fù)雜，對沖基金、投資銀行和散戶投資者每秒鐘在全球范圍內(nèi)交易數(shù)百萬只股票。

　　對投資者來說，最大的挑戰(zhàn)之一是根據(jù)預(yù)期收益和風(fēng)險找到正確的投資組合。這包括分析數(shù)千個可能影響股價的因素。對于那些處理超大投資組合的人來說，即使是邊際收益也可能價值數(shù)千美元。例如，量子計(jì)算可以帶來的一個好處是算法交易。

　　通過將量子技術(shù)應(yīng)用于算法交易，有可能根據(jù)市場變量觸發(fā)股票交易，而這在目前速度慢得多的計(jì)算機(jī)上是不可能實(shí)現(xiàn)的。

　　4. 交通優(yōu)化

　　人口增長和交通擁擠是主要問題，尤其是大城市。

　　智慧城市正變得越來越普遍，從垃圾處理到交通流量的一切都可以使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來控制。然而，需要同時處理的數(shù)據(jù)量意味著傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能難以長期應(yīng)對。

　　另一方面，量子技術(shù)可以用來避免交通堵塞，最大限度地減少公共交通的等待時間。汽車制造商大眾已經(jīng)演示了量子計(jì)算在優(yōu)化交通方面的實(shí)際應(yīng)用。

　　在2019年網(wǎng)絡(luò)峰會期間，該公司與里斯本的交通系統(tǒng)合作，使用量子計(jì)算在城市中有效地安排公交車路線。基于這次成功的測試，該公司現(xiàn)在計(jì)劃開發(fā)量子計(jì)算和量子路由應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序也可以與其他城市的公共交通公司、車隊(duì)運(yùn)營商和出租車公司合作。

　　5. 天氣預(yù)測

　　以往的極端天氣事件，如颶風(fēng)、龍卷風(fēng)和熱浪正變得越來越普遍。值得慶幸的是，復(fù)雜的計(jì)算模型已經(jīng)被開發(fā)出來，可以幫助預(yù)測這些事件。

　　它們能夠分析大量包含不同變量的數(shù)據(jù)，如空氣溫度、壓力和密度。然而，在天氣條件不斷變化的世界中，使用經(jīng)典計(jì)算機(jī)，甚至是超級計(jì)算機(jī)，在開發(fā)氣候預(yù)測模型方面存在局限性。

　　量子計(jì)算機(jī)能夠同時快速地分析大量數(shù)據(jù)，有望實(shí)現(xiàn)更高水平的準(zhǔn)確性，特別是在對更小、更具體的區(qū)域進(jìn)行預(yù)測時。在英國，英國氣象局已經(jīng)在量子計(jì)算方面投入了大量資金，而在美國，氣象公司、大學(xué)大氣研究公司和國家大氣研究中心正在使用該技術(shù)開發(fā)一個風(fēng)暴規(guī)模的模型，可以預(yù)測當(dāng)?shù)氐睦妆��?/p>